12届高速公路毕业设计说明书

'安徽理工大学毕业设计目录1设计原始资料……………………………………………………………………………41.1设计原始资料…………………………………………………………………………41.1.1自然地理情况……………………………………………………………………41.1.2土壤、地质、水文资料…………………………………………………………41.1.3路线服务及经济技术调查资料…………………………………………………41.1.4交通量资料………………………………………………………………………41.2设计依据………………………………………………………………………………52路线设计……………………………………………………………………………………62.1道路等级确定…………………………………………………………………………62.2道路技术指标确定……………………………………………………………………62.3道路平面设计…………………………………………………………………………72.3.1平面线形设计一般原则…………………………………………………………72.3.2平面线形要素的确定……………………………………………………………82.4道路纵断面设计………………………………………………………………………102.4.1纵断面设计原则…………………………………………………………………102.4.2道路坡长及坡度限制……………………………………………………………112.4.3桥梁通道控制标高的确定………………………………………………………112.4.4平纵组合设计……………………………………………………………………112.4.5计算图示…………………………………………………………………………123横断面与路基设计…………………………………………………………………………133.1横断面布置与设计……………………………………………………………………133.2路基设计………………………………………………………………………………133.2.1边沟………………………………………………………………………………133.2.2边坡坡度…………………………………………………………………………133.2.3路基土石方数量计算及调配……………………………………………………144挡土墙的设计………………………………………………………………………………174.1挡土墙的布置…………………………………………………………………………174.1.1挡土墙的纵向布置………………………………………………………………174.1.2挡土墙的横向布置………………………………………………………………1761 安徽理工大学毕业设计4.1.3平面布置…………………………………………………………………………174.1.4挡土墙的基础埋置深度…………………………………………………………184.1.5排水设施…………………………………………………………………………184.1.6沉降缝与伸缩缝…………………………………………………………………184.2重力式挡土墙设计……………………………………………………………………194.2.1设计需设挡土墙路段……………………………………………………………194.2.2设计资料…………………………………………………………………………194.2.3设计挡土墙截面…………………………………………………………………194.2.4主动土压力计算…………………………………………………………………204.2.5挡土墙稳定性验算………………………………………………………………205路面设计……………………………………………………………………………………235.1路面类型及结构层组合………………………………………………………………235.2路面结构层组合设计…………………………………………………………………245.2.1基层组成设计……………………………………………………………………245.2.2面层组成设计……………………………………………………………………245.3路面结构层厚度设计…………………………………………………………………255.3.1土基回弹模量的确定……………………………………………………………255.3.2路基设计参数确定………………………………………………………………255.3.3路面结构层厚度计算……………………………………………………………285.3.4方案比较确定……………………………………………………………………365.4路面施工要求…………………………………………………………………………375.4.1沥青混凝土面层材料……………………………………………………………375.4.2二灰碎石基层材料………………………………………………………………385.4.3二灰土底基层材料………………………………………………………………395.4.4路面施工工艺及步骤……………………………………………………………396道路排水设计………………………………………………………………………………446.1排水的目的与要求……………………………………………………………………446.2道路排水设计原则……………………………………………………………………446.3径流量计算……………………………………………………………………………456.4拦水带设计……………………………………………………………………………476.5边沟设计………………………………………………………………………………486.6截水沟设计……………………………………………………………………………4961 安徽理工大学毕业设计6.7中央分隔带排水设计…………………………………………………………………497隧道设计………………………………………………………………………………507.1隧道断面布置…………………………………………………………………………507.2围岩压力计算…………………………………………………………………………517.3隧道初支………………………………………………………………………………527.4隧道初砌设计与计算…………………………………………………………………527.4.1已知资料…………………………………………………………………………527.4.2拱顶计算…………………………………………………………………………537.4.3边墙计算…………………………………………………………………………577.4.4二次衬砌设计……………………………………………………………………587.4.5隧道内路面设计…………………………………………………………………588道路工程量计算……………………………………………………………………………598.1路基土石方量计算……………………………………………………………………598.2路面工程量计算………………………………………………………………………599结束语………………………………………………………………………………………6010参考文献…………………………………………………………………………………6161 安徽理工大学毕业设计61 安徽理工大学毕业设计1设计原始资料和依据1.1设计原始资料1.1.1自然地理情况本路段山川起伏，地形以丘陵(高丘、低丘)、低山及陡峭的中山地形组成。沿线主要与东津河有几处相交，区域内有部分高产农田区。1.1.2土壤、地质、水文资料     1）土壤及地质该区主要由碎屑岩、碳酸盐岩、浅变质岩和岩浆岩组成，土体类分为卵砾类土、粉细砂类土和粘土－砾石类土、粘土类土。土体类主要沿津河分布。允许承载力多在0.2-0.4Mpa。区内地震活动不强烈，烈度区划小于VI度，地壳稳定。2）水文受自然地理与地质构造条件及地层岩性的制约，工作区水文地质条件较简单，地下水主要赋存于基岩风化裂隙和构造裂隙及寒武纪、奥陶纪灰岩溶蚀裂隙和溶洞等空隙中，沿现代河谷分布的第四纪松散岩类赋存有少量孔隙水。地下水主要受大气降水补给，径流、排泄条件良好，地下水的水质好，但水资源量不大。 工作区属于北亚热带季风亚湿润气候区。气候温和、雨量充沛、日照尚足，四季分明。春季气温回暖早，不稳定，春末夏初，降水集中，有洪涝，夏季有伏旱，秋季降温快，常有秋绵雨。年平均气温15.4℃,年际变动一般在14.8℃至16.4℃，最热的7、8月平均气温27.5℃,最冷的1月平均气温3.5℃,极端最高气温是41.4℃,极端最低气温是－14.5℃；在垂直分布上,气温随高度增高而降低，一般每上升100m，气温就降低0.84℃。全年无霜期226天。1.1.3路线服务范围交通运输要求和经济技术调查资料设计地段主要为旱地和山岭，河流没有通航要求，区域范围内没有高等级公路或铁路，只有一条东津河，需设置一段小桥。由于有高山，所以要设置隧道。对于与其他的乡村公路相交时不需设置通道；排水沟渠，只需修建涵洞。1.1.4交通量资料61 安徽理工大学毕业设计表1-1交通量资料车型小汽车黄河JN-150跃进NJ-130解CA-10B太拖拉138交通量（辆/日）3500900110018006001.2设计依据1)批准的设计任务书、地质勘测报告、地形图2)《公路路线设计规范》(JTJ011—2006）3)《公路沥青路面设计规范》(JTGD50－2006）4)《公路沥青路面施工技术规范》(JTGF40－2004）5)《公路排水设计规范》(JTJ018－1997）6)《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034－2000）7)《公路自然区划标准》(JTJ001－1986）8)《公路路基设计规范》(JTGD30－2004）9)《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60－2004）10)《公路工程技术标准》(JTGB01－2003）11)《公路路基施工技术规范》(JTJ033-1995）12)《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTGD40-2002）13)《公路隧道设计规范》(JTJ042-1995）61 安徽理工大学毕业设计2路线设计2.1道路技术等级确定交通量是衡量一条道路等级的标准之一，由《公路工程技术标准》（JTGB01－2003）可知，高速公路的交通量是以各种汽车折合成小汽车的远景设计年限平均昼夜交通量为标准，所以本设计中采用小汽车为折合标准计算交通量。各种车辆采用小汽车为标准时的折算系数分别为：小汽车=1.0（包括吉普车、摩托车）；载重车=2.0；带拖挂载重车、铰接式公共汽车=3.0。以小汽车为标准的交通量换算如下：表2-1换算交通量组成表车型调查交通量（辆/日）换算系数换算交通量（辆/日）小汽车35001.03500黄河JN-1509002.01800跃进NJ-13011002.02200解放CA-10B18002.03600太拖拉1386003.01800本设计路段交通量预计年增长率r=5%，本路段设计使用年限为20年。所以，本设计路段近期交通量如下：No=3500+1800+2200+3600+1800=12900(辆/日)远景设计平均日交通量依道路使用任务、性质，根据历年交通观测资料推算求得，日前一般按年平均增长率累计计算确定。公式如下：（2-1）式中：—远景设计年平均日交通量，辆/日；—起始年平均日交通量，包括现有交通量和道路修建后从其它道路吸引过来的交通量；—年平均增长率，%；—远景设计年限。则Nd=No(1+r)n-1=12900(1+5%)20-1=45673(辆/日)因为本路段地区地形起伏，由《公路工程技术标准》（JTGB01－2003）可知本高速公路设计行车速度可为80km/h。又由《公路工程技术标准》（JTGB01－2003）可知远景年限的设计年平均日交通量范围如下表：61 安徽理工大学毕业设计表2-2远景年限的设计年平均日交通量范围（辆/日）计算行车速度四车道六车道八车道80km/h25000~4500045000~8000060000~80000综上可知，本设计道路选定高速公路四车道，计算行车速度为80km/h。2.2道路技术指标确定根据道路具体情况，以及相关规范，结合计算得到道路的技术指标如表：表2-3道理技术指标序号项目单位主要技术指标1设计车速km/h802路基宽度一般值m24.5最小值21.53平曲线半径一般值m400极限值250不设超高最小半径路拱≤2.0%m25004平曲线最小长度m140缓和曲线最小长度m705最小纵坡%0.36最大纵坡%57最小坡长m2008相应纵坡的最大坡长3%m11004%9005%700<3%不限制9停车视距m11010竖曲线半径凸形一般值m4500极限值m3000凹形一般值m3000极限值m200011竖曲线最小长度m7012平曲线最大超高%82.3道路平面设计2.3.1平面线形设计一般原则1、平面线型应直接、连续、顺适，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。2、行驶力学上的要求是基本的，视觉和心理上的要求对高速公路应尽量满足，使线形安全舒适。61 安徽理工大学毕业设计3、保持平面线形的均衡与连贯。4、应避免连续急弯的线形。5、平曲线应有足够的长度。2.3.2平面线要素的确定1、计算图示：2、计算公式：(2-2)(2-3)(2-4)(2-5)(2-6)(2-7)(2-8)式中：T—切线长，m；L—曲线长，m；E—外距，m；J—校正数或称超距，m；R—圆曲线半径，m；α—转角，°。JD：K10+516.112由L=0.036,L,,L=,取缓和曲线长度,L=180m,R=750m，转角=，计算如下：61 安徽理工大学毕业设计11.20m主点里程桩号计算：ZH=JD-T=K10+516.112-209.22=K10+306.892HY=ZH+=K10+306.892+180=K10+486.892YH=HY+(L-2)=K10+486.892+(415.989-2180)=K10+542.881HZ=YH+=K10+542.881+180=K10+722.881QZ=HZ-L/2=K10+722.881-415.9892=K10+514.887校核:JD=QZ+J/2=K10+514.887+2.4512=K10+516.113交点校核无误。JD:K11+683.035，R=700m,=,取L=165m，右L=180m，计算如下：61 安徽理工大学毕业设计主点里程桩号计算：ZH=JD-=K11+683.035-190.008=K11+493.027HY=ZH+=K11+493.027+165=K11+658.027YH=HY+(L-)=K11+658.027+(383.417-180-165)=K11+696.444HZ=YH+=K11+696.444+180=K11+876.444QZ=HZ-L/2=K11+876.444-383.4172=K11+677.235校核:JD=QZ+J=K11+677.235+5.80=K11+683.035交点校核无误。JD：K13+241.604，R=700m，=,取L=150m,计算如下：主点里程桩号计算：ZH=JD-T=K13+241.604-213.4264=K13+28.178HY=ZH+=K13+28.178+150=K13+178.178YH=HY+(L-2)=K13+178.178+(422.8736-2150)=K13+301.052HZ=YH+=K13+301.052+150=K13+451.052QZ=HZ-L/2=K13+451.052-422.87362=K13+239.615校核:JD=QZ+J/2=K13+239.615+3.9792=K13+241.605交点校核无误。2.4道路纵断面设计2.4.1纵断面设计原则61 安徽理工大学毕业设计纵断面设计的主要内容是根据道路等级、沿线的自然地理条件和构造物控制标高等，确定路线合适的标高、各坡段的纵坡度和坡长，并设计竖曲线。基本要求是纵坡均匀平顺、起伏和缓、坡长和竖曲线长短适当、平面与纵断面组合设计协调、以及填挖经济、平衡。纵坡设计的一般要求为：1、纵坡设计必须满足《公路工程技术标准》（JTGB01－2003）的各项规定。2、为保证车辆能以一定速度安全顺适地行驶，纵坡应具有一定的平顺性。起伏不宜过大和过于频繁。尽量避免采用极限纵坡值，和理安排缓和坡段，不宜连续采用极限长度的陡坡夹最短长度的缓坡。连续上坡或下坡路段，应避免设置反坡段。3、纵坡设计应对沿线地形、地质、水文、气候和排水等综合考虑，视具体情况加以处理，以保证道路的稳定与通畅。4、一般情况下纵坡设计应考虑填挖平衡，尽量使挖方运作就近路段填方，以减少借方和废方，降低造价和节省用地。5、纵坡除应满足最小纵坡要求外，还应满足最小填土高度要求，保证路基稳定。6、对连接段纵坡，如大、中桥引道等，纵坡应和缓、避免产生突变。交叉处前后的纵坡应平缓一些。7、在实地调查基础上，充分考虑通道、水利等方面的要求。2.4.2道路坡长及坡度限制道路最大纵坡和最小纵坡的限制,是为满足行车和排水要求.为使车辆行驶平顺，应尽量减少纵断面上的转坡点并设置大半径的竖曲线，坡长坡缓宜长，坡陡宜短。根据《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)规定，山岭重丘区高速公路最大纵坡为5%，最小纵坡为0.3%，最短坡长为200m。2.4.3桥梁、通道控制标高的确定道路纵断面设计标高是指路基顶面边缘的标高，而有中央分隔带的高速公路则是指分隔带外侧边缘的标高。在本设计中，路线所穿越的河流没有通航要求，河流上的桥梁只需满足路线和洪水的要求，洪水位为4～8m。由于该公路为高速公路，且填方高度较小，故不需设置通道。但是公路分割开的乡村小路可以改线，从村庄附近的桥下经过，这样就可以避免人、畜影响交通。2.4.4平纵组合设计1、设计原则(1)应在视觉上能自然的引导驾驶员的视线，并保持视觉的连续性。(2)注意保持平、纵线形的技术指标大小应均衡。(3)选择组合得当的合成坡度，以利于路面排水和行车安全。(4)注意与道路周围环境的配合。61 安徽理工大学毕业设计2、平曲线与竖曲线的组合(1)平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于平曲线。(2)平曲线与竖曲线大小应保持平衡。(3)暗、明弯与凸、凹竖曲线的组合应合理、悦目。2.4.5计算图示纵断面设计时所用图式如下：图2-3竖曲线要素示意图L=Rω　　　(2-9)E=T2/(2R)　　　　(2-10)T=L/2　　　　　　　　(2-11)式中：L—竖曲线长度，m；ω—坡差，%；R—竖曲线半径，m；E—竖曲线外距，m；T—竖曲线切线长，m。纵断面设计：考虑到隧道与桥梁的设置，坡度不易大于3%，竖曲线要素如下：变坡点1桩号：K9+920变坡点高程：174.4124m坡度i1：0.02坡度i2：-0.0199半径：7500mw=i2-i1=-0.0399凸曲线L=300mT=150.6mE=1.51m边坡点2桩号：K11+000边坡点高程：152.9m坡度i1：-0.0199坡度i2：0.0386半径：9000mw=i2-i1=0.0585凹曲线L=526.5mT=107mE=0.64m变坡点3桩号：K12+210变坡点高程：157.5749m坡度i1：0.0386坡度i2：-0.0167半径：9500mw=i2-i1=-0.0553凸曲线L=525.4mT=97.7mE=0.51m变坡点4桩号：K13+270变坡点高程：139.8594m坡度i1：-0.0167坡度i2：-0.0132半径：7500mw=i2-i1=0.0035凹曲线L=87.5mT=43.7mE=0.038m61 安徽理工大学毕业设计3横断面与路基设计3.1横断面布置与设计横段面全路基24.5米，硬路肩宽度0.75米，路拱横坡度为0.02％，路肩坡度与路拱横坡度相同，填方部分按1：1.15放坡，路堑部分按1：0.4放坡。横断面沿线部分填挖深度较大，故在这些部分设置挡土墙，其具体布置见下节。3.2路基设计3.2.1边沟边沟的主要作用是排除路面及边坡处汇集的地表水，以确保路基与边坡的稳定。一般在公路路堑及高度小于边沟深度的底填地段设置边沟。边沟断面形状主要取决于排水流量的大小、公路的性质、土壤情况及施工方法。在排水量大的路段多采用倒梯形。边沟的设置宜遵循如下规定：（1）底宽与深度不小于0.4m。此处选用0.5m。（2）边沟纵坡一般不应小于0.5%，特殊困难路段亦不得小于0.2%；当陡坡路段沟底纵坡较大时，为防止边沟冲刷，应采取加固措施。（3）梯形边沟内测一般为1∶1～1∶1.5，边坡外侧；路堤段边坡与内侧边坡相同，路堑段边坡与挖方边坡一致。（4）边沟长度不宜过长，一般不宜超过500m,即应选择适当地点设置出水口，多雨地区不宜超过300m的边沟。3.2.2边坡坡度61 安徽理工大学毕业设计路基边坡坡度，应根据当地自然条件、岩土性质、填挖类型、边坡高度和施工方法等确定。边坡过陡，稳定性就差，雨水冲刷力就大，容易出现崩明等病害；边坡过缓，土石方量增加，雨水渗入坡体的可能性也变大。因此，选择边坡坡度时，要权衡利弊，力求合理。路堤的边坡度由边坡填料的物理性质、气候条件、边坡高度以及工程水文地质条件选定。根据《规范》表可知，填料性质为粘性土、粉性土、砂性土时，边坡坡度为1∶1.5。路堑边坡坡度，应根据当地自然条件、土石种类及其结构、边坡高度和施工方法等确定。一般情况下，土质挖方边坡坡度参照《规范》表选用。此处选用1∶0.5。3.2.3路基土石方数量计算及调配路基土石方是公路工程的一项主要工程量，在公路设计和路线比较中，路基土石方量的多少是评价公路测设质量的主要技术经济指标之一。在编制公路施工组织计划和公路概预算时，还需要确定分段和全线的路基土石方数量。3.2.3.1横断面面积的计算路基填挖的断面积，是指断面图中原地面线与路基设计线所包围的面积，高于地面线者为填，低于地面线者为挖，两者应分别计算。一般计算方法有：积距法、坐标法、块分法等。由于本工程是用计算机绘图，故直接用面积命令量取。3.2.3.2土石方数量计算土石方数量一般可采用平均断面法或棱台体积法计算。第一种方法计算简易，较为常用，本处采用第一种计算方法。其计算公式为：式中：V——体积，即土石方数量，；——相邻两断面的面积，㎡L——相邻两断面之间的距离，m。用上述方法计算的土石方体积中，是包含了路面体积的。若所设计的纵断面有填有挖且基本平衡，则填方面积中多计的路面面积与挖方断面中少计的路面面积相互抵消，其总体积与实际体积相差不大。但若路基以填方为主或挖方为主，则应在计算断面面积时将路面部分计入。3.2.3.3路基土石方调配土石方调配的目的是为了确定填方用土的来源，挖方弃土的去向，以及计价土石方的数量和运量等。通过调配合理的解决各路段土石方平衡与利用问题，使从路堑挖出的土石方，在经济合理的调运条件下移挖作填，达到填方有取，挖方有用，避免不必要的路外借土和弃土，以减少占用耕地和降低公路造价。61 安徽理工大学毕业设计1.土石方调配原则：（1）在半填半挖的断面中，应首先考虑在本路段内移挖作填进行横向平衡，然后再作纵向调配，以减少总的运量。（2）土石方调配应考虑桥涵位置对施工运输的影响，一般大沟不作跨越调运，同时尚应注意施工的方便与可能，尽可能减少和避免上坡运土。（3）为了使调配合理，必须根据地形情况和施工条件，选用适当的运输方式，确定合理的经济运距，分析工程用土是调运还是外借。（4）土方调配“移挖作填”固然要考虑经济运距问题，但这不是唯一的指标，还要综合考虑弃土和借方占地，赔偿青苗损失及对农业生产的影响等。（5）不同的土方和石方应根据工程需要分别进行调配，以保证路基的稳定和人工构造物的材料供应。（6）位于山坡上的回头曲线段，要优先考虑上下线的土方竖向调运。（7）土方调配对于借土和弃土应事先同地方商量，妥善处理。借土应结合地形、农田规划等选择借土点，并综合考虑借土还田、整地造田等措施。弃土应不占或少占耕地，在可能条件下亦将弃土平整为可耕地，防止乱弃乱堆，或者堵塞河流，损坏农田。2．调配方法土石方调配方法有多种，如累积曲线法、调配图法、表格调配法等，由于表格调配法不需单独绘图，直接在土石方表上调配，具有方法简单，调配清晰的优点，是目前生产上广泛采用的方法，本工程采用表格调配法。表格调配法又可有逐桩调运和分段调运两种方式。本工程采用分段调用。表格调配法的方法步骤如下：（1）准备工作调配前先要对土石方计算进行复核，确认无误后方可进行。调配前应将可能影响调配的桥涵位置、陡坡、深沟、借土位置、弃土位置等条件表于表旁，借调配时考虑。（2）横向调运即计算本桩利用、填缺、挖余，以石代土时填入土方栏，并用符号区分。（3）纵向调运确定经济运距根据填缺、挖余情况结合调运条件拟定调配方案，确定调运方向和调运起讫点，并用箭头表示。计算调运数量和运距调配的运距是指计价运距，就是调运挖方中心到填方中心的距离见区免费运距（4）计算借方数量、废方数量和总运量借方数量=填缺—纵向调入本桩的数量61 安徽理工大学毕业设计废方数量=挖余—纵向调出本桩的数量总运量=纵向调运量+废方调运量+借方调运量（5）复核①横向调运复核填方=本桩利用+填缺挖方=本桩利用+挖余纵向调运复核填缺=纵向调运方+借方挖余+纵向调运方+废方总调运量复核挖方+借方=填方+借方以上复核一般是按逐页小计进行的，最后应按每公里合计复核。（6）计算计价土石方计价土石方=挖方数量+借方数61 安徽理工大学毕业设计4挡土墙的设计4.1挡土墙的布置路堑挡土墙大多设在边沟旁。山坡挡土墙应设在基础可靠处，墙的高度应保证墙后墙顶以上边坡的稳定。当路肩墙与路堤墙的墙高或截面圬工数量相近，基础情况相似时，应优先选用路肩墙，按路基宽布置挡土墙位置，因为路肩挡土墙可充分收缩坡脚，大量减少填方和占地。若路堤墙的高度或圬工数量比路肩墙显著降低，而且基础可靠时，宜选用路堤墙，并作经济比较后确定墙的位置。沿河堤设置挡土墙时，应结合河流情况来布置，注意设墙后仍保持水流顺畅，不致挤压河道而引起局部冲刷。4.1.1挡土墙的纵向布置挡土墙纵向布置在墙趾纵断面图上进行，布置后绘成挡土墙正面图。布置的内容有：Ⅰ.确定挡土墙的起讫点和墙长，选择挡土墙与路基或其它结构物的衔接方式。路肩挡土墙端部可嵌入石质路堑中，或采用锥坡与路堤衔接，与桥台连接时，为了防止墙后填土从桥台尾端与挡土墙连接处的空隙中溜出，需在台尾与挡土墙之间设置隔墙及接头墙。路堑挡土墙在隧道洞口应结合隧道洞门，翼墙的设置做到平顺衔接；与路堑边坡衔接时，一般将墙高逐渐降低至2m以下，使边坡坡脚不致伸入边沟内，有时也可以横向端墙连接。Ⅱ.按地基及地形情况进行分段，确定伸缩缝与沉降缝的位置。Ⅲ.布置各段挡土墙的基础。墙趾地面有纵坡时，挡土墙的基底宜做成不大于5%的纵坡。但地基为岩石时，为减少开挖，可沿纵向做成台阶，台阶尺寸视纵坡大小而定，但其高宽比不宜大于1：2。Ⅳ.布置泻水孔的位置，包括数量、间隔和尺寸等。4.1.2挡土墙的横向布置横向布置，选择在墙高最大处，墙身断面或基础形式有变异处以及其它必须桩号处的横断面图上进行。根据墙型、墙高及地基与填料的物理力学指标等设计资料，进行挡土墙设计或套用标准图，确定墙身断面、基础形式和埋置深度，布置排水设施等，并绘制挡土墙横断面图。4.1.3平面布置61 安徽理工大学毕业设计对于个别复杂的挡土墙，如高、长的沿河曲线挡土墙，应作平面布置，绘制平面图，标明挡土墙还应绘出河道及水流方向，防护与加固工程等。4.1.4挡土墙的基础埋置深度对于土质地区，基础埋置深度应符合下列要求：1.无冲刷时，应在天然地面以下至少1m；2.有冲刷时，应在冲刷线以下至少1m；3.受冻胀影响时，应在冻结线以下不少于0.25m。当冻深超过1m时，采用1.25m，但基底应夯实一定厚度的砂砾或碎石垫层，垫层底面亦应位于冻结线以下不少于0.25m。碎石、砾石和砂类地基，不考虑冻胀影响，但基础埋深不宜小于1m。4.对于岩石地基，应清除表面风化层。当风化层较厚难以全部清除时，可根据地基的风化程度及其容许承载力将基底埋入风化层中。墙趾前地面横坡较大时，应留出足够的襟边宽度，以防止地基剪切破坏。5.当挡土墙位于地质不良地段，地基土内可能出现滑动面时，应进行地基抗滑稳定性验算，将基础底面埋置在滑动面以下或采用其它措施，以防止挡土墙滑动。4.1.5排水设施挡土墙应设置排水措施，以疏干墙后土体和防止地面水下渗，防止墙后积水形成静水压力，减少寒冷地区回填土的冻胀压力，消除粘性土填料浸水后的膨胀压力。排水措施主要包括：设置地面排水沟，引排地面水；夯实回填土顶面和地面松土，防止雨水及地面水下渗，不要时可加设铺砌；对路堑挡土墙墙趾前的边沟应予以铺砌加固，一防止边沟水渗入基础；设置墙身泄水孔，排除墙后水。浆砌片石墙身应在墙前地面以上设一排泄水孔。墙高时，可在墙上部加设一排汇水孔。排水孔的出口应高出墙前地面0.3m；若为路堑墙，应高出边沟水位0.3m；若为浸水挡土墙，应高出常水位0.3m。为防止水分渗入地基，下排泄水孔进水口的底部应铺设30cm厚的粘土隔水层。泄水孔的进水口部分应设置粗粒料及滤层，以免孔道阻塞。4.1.6沉降缝与伸缩缝为避免因地基不均匀沉降而引起墙身开裂，需根据地质条件的变异和墙高，墙身断面的变化情况设置沉降缝。为了防止圬工砌体因收缩硬化和温度变化而产生裂缝，以内感设置伸缩缝。设计时，一般将沉降缝与伸缩缝合并设置，沿路线方向每隔10~15m设置一道，兼起两者的作用，缝宽2~3m，缝内一般可用胶泥填塞，但在渗水量大，填料容易流失或冻害严重地区，则宜用沥青麻筋或涂以沥青的木板等具有弹性的材料，沿内、外、顶三方填塞，填深不宜小于0.15m。61 安徽理工大学毕业设计4.2重力式挡土墙设计重力式挡土墙依靠墙身自重支撑土压力来维持其稳定。一般多用片（块）石砌筑，在缺乏石料的地区有时也用混凝土修建。重力式挡土墙圬工量大，但其型式简单，施工方便，可就地取材，适应性强，故被广泛采用，本工程采用重力式挡土墙。4.2.1设计需设挡墙路段由于900-1500段和4050-4200填方最大深度为9m，根据设计要求，为了保证路边坡的稳定性，故在这些段段设路肩式重力式挡土墙，而2750-3000段挖方比较大，边坡较陡，为保证路堑的稳定性，本段都在左侧设置路堑重力式挡土墙，本设计选取K1+200-k1+250m路段，长50m。4.2.2设计资料（1）土壤地质情况填背填土容重，填土内摩擦角=40°，墙背填土与墙背间的摩擦角，C=0,地基承载力抗力值f=150kpa，基底摩擦系数＝0.4。（2）墙身材料挡土墙采用M5水泥砂浆，MU10毛石砌筑，砌体容重r=23KN/m4.2.3设计挡土墙截面挡土墙为仰斜式，拟采用浆砌片石，墙高9.34m，填土高a=4m，墙顶宽1.35m，基底倾斜11°，底宽2.75m，墙面坡度76°，墙背坡度81°，墙身分段长度为10m的挡土墙。截面如下图3－1所示。挡土墙一般均可能有侧向位移或倾覆，墙身受到主动或被动土压力。设计中对墙趾前土体的被动土压力忽略不计（偏于安全）。61 安徽理工大学毕业设计图3－1挡土墙截面图4.2.4主动土压力计算由于挡土墙后填土为沙土以及碎石，故其中，——朗金主动土压力系数；——填土的容重；H——全墙高；——纵向单位墙长主动土压力；4.2.5挡土墙稳定性验算4.2.5.1抗滑稳定性验算61 安徽理工大学毕业设计挡土墙的抗滑稳定性是指在土压力和其他外荷载的作用下，基底摩阻力抵抗挡土墙滑移的能力。(1)抗滑力计算其中，——挡土墙自重——墙背主动土压力的竖直分力——基底倾斜角度——主动土压力分项系数，取1.3。(2)评价式中，——墙背主动土压力的水平分力。4.2.5.2抗倾覆定性验算抗倾覆稳定性验算是指它抵抗墙身绕墙趾向外转动倾覆的能力，按下式验算：式中：——墙身各部分到墙趾的距离——土压力垂直分力作用点到墙趾的距离——土压力水平分力作用点到墙趾的距离4.2.5.3基底应力及合力偏心距验算为了保证挡土墙的基底应力不超过地基的容许承载力，应进行基底拉应力计算；同时，为了避免挡土墙不均匀沉陷，控制作用于挡土墙基底的合力偏心矩。61 安徽理工大学毕业设计基底应力呈梯形分布，其基底应力为：61 安徽理工大学毕业设计4路面设计路面是在路基顶面的行车部分用各种混合料铺筑而成的层状结构物，而坚强稳定的路基为路面结构长期承受汽车荷载提供了重要的保证。路面结构层的存在又保护了路基，使之避免了直接经受车辆和大气的破坏作用而长期处于稳定状态。所以路面结构的设计是整个道路设计的重要组成部分，因此，其好坏直接影响行车的速度、安全以及运输成本等一系列实际的问题。特别是高速公路有了良好的路面就能保证车辆高速、安全并且舒适的行使，可以节省很多运输成本，可以成功的发挥高等级道路的功能。5.1路面类型及结构层组合本道路设计使用年限为20年，计算交通量为45673辆/日，为重型交通，故选用高等级的路面。高等级道路的路面一般有柔性路面（沥青混凝土）和刚性路面（水泥混凝土）之分。下面是对这两种路面类型进行的实用比较。表4-1-1面层类型比选项目沥青混凝土水泥混凝土项目沥青混凝土水泥混凝土平整度好差分期修建合适不合适接缝无有强度稍差高舒适性好差稳定性差高耐磨性强弱耐久性好好震动程度小大开放交通时间早迟噪音小大水稳定性差高施工期短长抗滑性好稍差养护维修简便繁杂投资少多机械化施工容易困难综合以上两种路面类型的优劣比较，本路段决定采用沥青混凝土路面，设计路面的上面层为抗滑表层，材料为AK－16A沥青混凝土；中面层为AC-20Ⅰ型沥青混凝土；下面层为AC-30Ⅱ型沥青混凝土。基层拟从两种设计方案中比选：其一为二灰结碎石基层，其二为水泥稳定碎石基层。底基层均采用为20cm的二灰土。详细组合见下表。表4-1-2路面结构层方案表方案上面层中面层下面层基层底基层一AK-13A（4cm）AC-20Ⅰ(6cm)AC-30Ⅱ(6cm)二灰碎石(?cm)二灰土（20cm）二AK-13A（4cm）AC-20Ⅰ(6cm)AC-30Ⅱ(6cm)水泥稳定碎石（？cm）二灰土（20cm）61 安徽理工大学毕业设计4.2路面结构层组合设计5.2.1基层组成设计1）二灰碎石基层组成设计（1）集料组成基层是沥青路面的主要承重面，必须具有足够的强度且保证在水、温度作用下有良好的稳定性。考虑到本地材料供应及尽可能减少基层伸缩裂缝，基层选择二灰碎石材料，以碎石构成骨架，石灰、粉煤灰作为填料的软挤型结构。材料要求如下：石灰：石灰质量应达到Ⅲ级钙质消石灰的质量标准。粉煤灰：根据《公路沥青路面设计规范》（JTJ014-97），粉煤灰中SiO2Fe2O3和Al2O3含量不小于70%，粉煤灰的烧失量不应超过20%，比表面积不超过2500cm2/g，采用湿粉煤灰的含水量不超过5‰，材料的来源于附近的电场。碎石：最大粒径不大于40cm，集料压碎值不大于30%。（2）配合比材料配合比采用石灰：粉煤灰：碎石为8：17：75。（3）强度指标基层压实度不小于98%，7天浸水抗压强度不小于0.8Mpa。基层材料组成、配合比、强度指标见表5－2－1。表5-2-1基层材料方案比较方案材料配合比200C抗压回弹模量(MPa)150C抗压回弹模量(MPa)劈裂强度(MPa)一二灰碎石8:17:75150015000.6二水稳碎石5%150014000.52）二灰土底基层组成设计（1）集料组成石灰、粉煤灰同二灰碎石基层，土宜采用塑性指数12~20的粘性土（2）配合比石灰：粉煤灰：土的配合比为10：30：60底基层二灰土的石灰、粉煤灰、土的配合比为10:30:60，抗压回弹模量为600MPa，劈裂强度0.20Mpa。5.2.2面层组成设计表5-2-2面层材料设计面层沥青混凝类型层厚(cm)200C抗压回弹模量(MPa)150C抗压回弹模量(MPa)劈裂强度(MPa)61 安徽理工大学毕业设计续上表上面层AK－13A4140020001.2中面层AC－20Ⅰ5120016001.0下面层AC－30Ⅱ7100014000.85.3路面结构层厚度设计5.3.1土基回弹模量的确定由于本路段无实测条件，故可按查表法预测土基回弹模量值。1）确定临界高度本路段土基设计为不利季节处于干燥状态，因为宣城地区为Ⅱ5区，由设计资料知该地区土质主要为砂性土，查《公路沥青路面设计规范》(JTJ014－97)附录E1可确定临界高度H1在1.1m~1.5m之间。2）土的平均稠度因本路段属于干燥类型，根据路基的临界高度，由《公路沥青路面设计规范》(JTJ014－97)中6.1.2-1和6.1.2-2知路床表面以下80cm深度内平均稠度为Wc≥1.2，本设计取Wc=1.2。3）确定土基回弹模量据以上所述查表得该地区的土基回弹模量为E0=42.5Mpa。为保证高填土路基的含水量，设计中取E0为40.0Mpa。5.3.2路面设计参数的确定1）交通量组成已知设计年限为20年，设计年限内交通量年平均增长率r=5%，交通量组成见下表：表5-3-1交通量组成车类小汽车跃进NJ-130解　放CA-10B黄河JN-150太脱拉138交通量(辆／日)3500110018009006002）标准轴载及轴载换算和当量轴次计算路面设计以双轮组单轴载100KN为标准荷载，标准轴载计算参数如下：表5-3-2标准轴载计算参数标准轴载BZZ－100标准轴载BZZ－100标准轴载P(KN)100单轮传压面当量圆直径(cm)21.30轮胎接地压强P(MPa)0.70两轮中心距(cm)1.5d3）以设计弯沉值为指标及验算沥青层层底拉应力中的累计当量轴次（1）轴载换算61 安徽理工大学毕业设计以设计弯沉值为指标及沥青层层底拉应力验算时，凡轴载大于25KN的各级荷载（包括车辆的前、后轴）的作用次数，均按下式换算成标准轴载的当量作用次数。(5-3-1)式中：—标准轴载的当量轴次，次／日；—被换算车型的各级轴载作用次数，次／日；—标准轴载，KN；—被换算车型的各级轴载，KN；—轴数系数；—轮组系数，单轮组为6.4，双轮组为1，四轮组为0.38。当轴间距大于3m时，应按单独的一个轴载计算，此时轴数系数为m；当轴间距小于3m时，按双轴或多轴计算，轴数系数按下式计算。（5-3-2）式中：m—轴数。本路段轴载换算如下表所示。表5-3-3标准轴载换算（一）车型Pi（KN）C1C2n1N1黄河JN—150后轴101.601.01.0900964.34前轴49.001.06.4900258.69跃进NJ—130后轴38.301.06.41100108.26前轴15.301.06.41100——解放CA—10B后轴60.851.01.01800207.40.前轴19.401.06.41800——太脱拉—138后轴80.002.21.0600500.05前轴51.401.06.4600212.33合计2251.07注：轴载小于25KN的轴载作用不计，因为小起车轴载为25KN，所以在上表中未于列出。（2）累计当量轴次计算由《公路沥青路面设计规范》(JTJ014－97)3.0.4设计年限内一个车道上的累计当量轴次按下式计算。（5-3-3）式中：—设计年限内一个车道上的累计当量轴次，次；61 安徽理工大学毕业设计—设计年限，年；—路面竣工后第一年双向日平均当量轴次，次／日；—设计年限内交通量的平均年增长率(%),应根据实际情况调查，预测交通量增长，经分析确定；—车道系数，查《公路沥青路面设计规范》(JTJ014－97)确定车道系数为0.4~0.5,本设计取=0.45。设计年限内一个车道上的累计当量轴次为=16919948.48（次）4）验算半刚性基层层底拉应力中的累计当量轴次当进行半刚性基层层底拉应力验算时，凡轴载大于50KN的各级轴载（包括车辆的前、后轴）的作用次数，均按下式转换成标准轴载的当量作用次数。　　（5-3-4）式中：—轴数系数；—轮组系数，单轮组为18.5，双轮组为1.0，四轮组为0.09。当轴间距小于3m时，双轴或多轴的轴数系数按下式计算。　　　　　（5-3-5）计算结果如下表。表5-3-4　标准轴载换算（二）车型(KN)黄河JN—150后轴101.601.01.0　　　　9001021.86前轴49.001.018.5900——跃进NJ—130后轴38.301.018.51100——前轴15.301.018.51100——解放CA—10B后轴60.851.01.0180033.83前轴19.401.018.51800——太脱拉—138后轴80.03.01.0600301.00前轴51.401.018.560050.80合　计1408.48注：轴载小于50KN的轴载作用不计。设计年限内一个车道上的累计当量轴次仍按式（5-3-3）进行计算：=1058670（次）61 安徽理工大学毕业设计5.3.3路面结构层厚度计算方案一路面结构及计算参数见表5-3-5。表5-3-5路面结构及计算参数层次材料名称厚度(cm)20C抗压回弹模量(MPa)15C抗压回弹模量(Mpa)15C劈裂强度(MPa)1细粒式抗滑沥青混凝土，AK-13A4140020001.42中粒式沥青混凝土AC-20Ⅰ6120018001.03粗粒式沥青混凝土AC-30Ⅱ6100014000.84二灰碎石?150015000.75二灰土207507500.36土基——40——1）按容许弯沉计算路面厚度路面设计弯沉值是表征路面整体刚度大小的指标，是根据设计年限内每个车道累计标准当量轴次、公路等级、面层和基层的类型等确定的。路面设计弯沉值可按下式计算：（5-3-6）式中：—路面设计弯沉值(0.01mm);—设计年限内一个车道上的累计当量轴次；—公路等级系数，高速公路、一级公路为1.0，二级公路为1.1，三、四级公路为1.2；—面层类型系数，沥青混凝土面层为1.0；—基层类型系数，对半刚性基层、底基层总厚度等于或大于20cm时，=1.0若面层与半刚性基层间设置等于或小于15cm级配碎石层、沥青贯入碎石、沥青碎石的半刚性基层结构时，可取1.0；柔性基层底基层=1.6，当柔性基层厚度大于15cm、底基层为半刚性下卧层时，可取1.6。根据上式计算得：=21.50（0.01mm）61 安徽理工大学毕业设计2）结构层材料的容许弯拉应力高速公路的沥青混凝土面层或半刚性材料基层、底基层，在进行层底拉应力验算时，结构层底面计算点的拉应力应小于或等于该层材料的容许弯拉应力，即：≤　（5-3-7）容许弯拉应力按下式列公式计算：（5-3-8）式中：—路面结构层材料的容许弯拉应力(MPa)；—沥青混凝土或半刚性材料的劈裂强度(MPa)。对沥青混凝土指15℃时的劈裂强度；对水泥稳定类材料为龄期90d的劈裂强度(MPa)；对二灰稳定类、石灰稳定类的材料为龄期180d的劈裂强度(MPa)；—抗压强度结构系数。对沥青混凝土面层：(5-3-9)式中：—沥青混凝土级配类型系数，细、中粒式沥青混凝土为1.0，粗粒式沥青混凝土为1.1。对无机结合稳定集料类：（5-3-10）对无机结合类稳定细粒土类：（5-3-11）（1）沥青混凝土上面层AK-13A＝1.4Mpa=0.09×1.0×(16919949)0.22/1.0=3.503=（2）沥青混凝土中面层AC-20Ⅰ＝1.0Mpa=0.09×1.0×(16919949)0.22/1.0=3.503=61 安徽理工大学毕业设计（3）沥青混凝土下面层AC-30Ⅱ＝0.8Mpa=0.09×1.1×(16919949)0.22/1.0=3.853=（4）二灰碎石基层＝0.7Mpa=0.35×(10586703)0.11/1.0=2.074=（5）二灰土底基层＝0.3Mpa=0.45×(10586703)0.11/1.0=2.667=3）路面厚度计算路面厚度是根据多层弹性理论、层间接触条件为完全连续体系时，在双圆均布荷载作用下，轮隙中心处实测路表弯沉值等于设计弯沉值的设计原则进行计算（其力学图式如图4-3-1），即　＝　（5-3-12）图5-3-1路表弯沉值计算图式路表弯沉值按下式计算：（5-3-13）61 安徽理工大学毕业设计（5-3-14）式中：—路面实测弯沉值，0.01mm；p、—标准车型的轮胎接地压强(MPa)和当量圆半径，cm；F—弯沉综合修正系数；—理论弯沉系数；或—土基回弹模量值，MPa；、、—各层材料回弹模量值；、、—各结构层厚度，cm。计算得：=0.5084由式（4-3-13）得理论弯沉系数：这是一个多层体系，计算时可以先将多层体系转换为当量三层体系，求出中间层的厚度H，然后再求出基层厚度，转换图式如下：图5-3-2弯沉三层体系换算图式由，查《路基路面工程》（邓学钧主编张登良主审，人民交通出版社）第360页图14-14得。61 安徽理工大学毕业设计由，查《路基路面工程》（邓学钧主编张登良主审，人民交通出版社）第360页图14-14得。由于，所以==0.482再由，和=0.482查《路基路面工程》（邓学钧主编张登良主审，人民交通出版社）第360页图14-14得，从而，cm根据等效路表弯沉的结构层转换公式：得：cm,取34cm计。4）验算弯拉应力（1）上面层底面弯拉应力验算先转化成三层体系（模量采用15℃时的抗压回弹模量），图示如下：图5-3-3AK—13A上面层弯拉应力三层体系换算图上层厚度为cm。中层厚度为：cm对高速公路的沥青混凝土面层和半刚性基层、底基层进行拉应力的验算时，各层按连续验算。61 安徽理工大学毕业设计验算层低拉应力时根据多层弹性理论，层间接触条件为完全连续体系，以双圆荷载作用下按下式计算层低最大拉应力。（5-3-15）应以下式计算：（5-3-16）式中：、—系数。验算层低拉应力时，应满足下式要求：（5-3-17）式中：—容许拉应力。由，查《路基路面工程》（邓学钧主编张登良主审，人民交通出版社）第362页图14-18得无具体的。由，，查表无具体的值。由，，查表无具体的值。说明上面层底面所受拉应力较小，即可认为：，从而，＜0＜=0.3996，满足强度要求。（1）中面层底面拉应力验算三层体系转化图示如下：图5-3-4AC—20Ⅰ中面层弯拉应力三层体系换算图61 安徽理工大学毕业设计上面层厚度：cm中层厚度：cm同理，查表得，从而，＜0＜=0.2855，满足强度要求。（2）下面层底面拉应力验算三层体系转化图示如下：图5-3-5AC—30Ⅱ下面层弯拉应力三层体系换算上面层厚度：cm中层厚度：cm查表得，从而，＜0＜=0.202，满足强度要求。（3）基层层底拉应力验算三层体系转化图示如下：图5-3-6基层弯拉应力三层体系换算图61 安徽理工大学毕业设计上面层厚度：cm中层厚度：H=20cm由，查《路基路面工程》（邓学钧主编张登良主审，人民交通出版社）第362页图14-18得：Mpa；由查表得；由，，查表得；从而：Mpa,所以基层满足抗弯拉要求。（4）底基层层底拉应力验算三层体系转化图示如图5-3-7所示。图5-3-7底基层弯拉应力三层体系换算图上层厚度：=50.477cm根据（4）中各参数查《路基路面工程》（邓学钧主编张登良主审，人民交通出版社）第363页图14-19得Mpa，，从而，Mpa，所以底基层满足抗弯拉要求。通过计算可知方案一的路面总厚度为4+6+6+1+34+20=71cm。61 安徽理工大学毕业设计二）方案二路面结构及计算参数如下表：表5-3-5路面结构及计算参数层次材料名称厚度(cm)200C抗压回弹模量(MPa)150C抗压回弹模量(Mpa)劈裂强度(MPa)1AK-13A4140020001.42AC-20Ⅰ6120016001.0续上表3AC-30Ⅱ6100014000.84水稳碎石）?150015000.55灰土（10%）205505500.2256土基——4040——计算过程同方案一，各计算参数为：路面设计弯沉值：=21.50（0.01mm）综合修正系数：=0.5084理论弯沉系数：=3.9708水泥稳定碎石层计算厚度：=35.023cm,取36cm。经验算，该方案面层、基层弯拉应力均满足要求。综上可知，方案二路面总厚度为：4+6+6+36+20+1=73cm5.3.4方案比较确定通过以上分析，方案一和方案二两者的总体厚度相差不大，从技术指标上比较，两种方案均可采用，都能满足技术要求而且厚相差不大。两种结构层面层相同，所以主要从基层、底基层的材料上比较。宣城地区有大量的粉煤灰，和大量的石灰岩及灰绿岩，也同样有大型的水泥生产厂。所以从材料上看，采用两种方案均可。但是，从价格上比较，在宣城地区粉煤灰和石灰粉是非常廉价的。从施工和设计上考虑徐州地区在修建高速公路时大多采用二灰结石基层。从经济上考虑，最终确定基层采用方案一（二灰结石层）。底基层采用稳定性较好而且原料丰富的二灰土。本路段经过的宣城境内，在每年的7～10月份降雨相对集中，且年平均降雨量达884.0mm。综合考虑材料、施工条件及经济等方面因素，最终确定路面类型和结构层组合为道路面层上层选择4cmAK－13A细粒式沥青混凝土抗滑表层，中面层选择6cmAC-20Ⅰ型中粒式沥青混凝土,下面层选择6cmAC-30Ⅱ粗粒式型沥青混凝土；基层采用34cm二灰碎石；底基层采用20cm二灰土。在基层上设置沥青封层，封层沥青材料采用PC-2，厚度为1cm如图5-3-8所示：61 安徽理工大学毕业设计图5-3-8路面结构层组合图5.4路面施工要求5.4.1沥青混凝土面层材料1）沥青及矿粉的要求（1）沥青的要求高速公路的沥青路面应选用符合“重交通道路石油沥青技术要求”的沥青、以及经过实验论证、行之有效的改性沥青。本设计所选用的沥青标号应根据气候条件、面层结构类型、施工方法和季节综合考虑。通常面层的上层宜用较好的沥青，下层或连接层宜用较稀沥青。设计路段内年平均最低温度9.1oC，年平均最高气温19.4oC，属于暖温带半湿润气候，同时考虑道路等级，除下封层采用PC－2型慢裂乳化沥青外拟采用优质进口石油沥青，标号为AH-70，其它各项指标应符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032-94)附录Ｃ表Ｃ.1中技术要求：针入度控制在60~80（1/10mm）以上；延度不小于100cm；软化点44~54oC；含蜡量（蒸馏法）不大于3%；薄膜加热实验（163oC，5h）：质量损失不大于0.8%，针入度比不小于55%，延度（25oC）不小于50cm。（2）矿粉的要求沥青混合料的填料采用石灰岩或岩浆岩磨细的矿粉，其质量应符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032-94)附录C表C.12的技术要求：视密度不小于2.5t/m3,含水量不大于1%，亲水系数小于1，小于0.075mm的颗粒含量不小于80%。2）粗集料的要求对用于抗滑表层沥青混合料的粗集料，应选用坚硬、耐磨、韧性好的碎石或碎砾石，粗集料的粒径规格应符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032-94)附录C表C.６及C.7的规格尺寸。路面上面层选用符合要求的玄武岩，软石含量＜3%61 安徽理工大学毕业设计，其各项指标应符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032-94)附录Ｃ表C.８之要求技术要求如下：压碎值＜25%；磨光值≥42BPN；强度＞100MPa；洛杉矶磨耗值＜30%；与沥青的黏附性不小于4级；吸水率＜2%。此外，沥青混合料用粗集料应洁净、干燥、无风化、不含杂质。3）细集料的要求细集料应洁净、干燥、无风化、不含杂质，并有适当的级配范围。详细技术要求如下表：表5-4-1沥青面层用细集料质量技术要求指标视密度（t/m3）坚固性（＞0.3mm）（％）砂当量（％）沥青黏力（水煮法）要求≥2.50≤12≥60≥4级4）下封层本设计路段结合实际气候条件，在半刚性基层上面设下封层，对增强路面结构层的强度、稳定性和防渗水能力起到一定的作用。本设计路段拟采用PC－2型慢裂乳化沥青作面处治铺筑下封层，厚度为1.0cm，乳化石油沥青的技术要求见《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032-94)附录Ｃ表Ｃ.35.4.2二灰碎石基层材料1）石灰的要求石灰应符合GB1594规定的Ⅲ级以上消石灰或生石灰的技术指标。并注意存放时间不宜过长，并应进行有效CaO、MgO含量的试验。对高速公路宜采用磨细的生石灰粉。2）粉煤灰的要求粉煤灰的各项指标应符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032-94)中的各项要求，Al2O3+SiO2+Fe2O3的含量应大于等于70%,CaO的含量在2%—6%之间，烧失量应小于等于20%,粒径在0.01—0.03mm之间，比表面积宜大于2000—3500cm2/g之间。干粉煤灰的堆放宜加水，以防飞扬；湿粉煤灰的含水量不宜大于35%。粉煤灰不应含有团块、腐殖质及有害杂质。使用时应将凝固的粉煤灰块大碎或过筛。3）石料的要求石料的技术指标为：压碎值≤30%；最大粒径≤31.5mm（方孔筛）;混合料中粒料质量宜占80%以上。级配范围如下表：表5-4-2二灰碎石中碎石的级配范围层位通过下列方筛孔（mm）的质量百分率（%）4031.519.09.504.752.361.180.60.075基层—10081～9852～7030～5018～3810～276～200～761 安徽理工大学毕业设计4）石灰、粉煤灰、碎石的配合比材料的配合比有关研究提出为防止裂缝，采用石灰、粉煤灰的配合比为1:3-1:4，集料含量为80-85%为最佳，可抗干缩有可抗温缩。本设计中采用：石灰：粉煤灰：碎石=8:17:75(重量比)。5）强度要求基层压实度不小于98%，7天无侧限抗压强度不小于0.8Mpa，180天劈裂强度应大于0.8Mpa。为提高早期强度，可掺入总量2%的水泥。5.4.3二灰土底基层材料1）材料配比建议材料配合比为：石灰：粉煤灰：土=10:30:60底基层压实度不小于95%，7天无侧限抗压强度不小于0.5Mpa。2）石灰、粉煤灰要求同基层3）土的要求土在二灰土中所占比例较大，它起到混合料骨架的作用。因为在同种二灰土比例的情况下，随着土的塑性指数变化而发生变化，特别是塑性指数为10~20之间，对二灰土的强度变化尤为明显，塑性指数高，二灰土的强度亦高。但由于土的塑性指数越高粉碎越南，不便于施工，因此根据《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2000)中5.2.4可知土宜选用Ip=12~18间的粘性土，土块最大尺寸不宜大于15mm,有机质含量不大于10%。5.4.4路面施工工艺及步骤高速公路的路面施工，必须按设计要求，严格执行《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000）、《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032-94)各条文。箱形通道两侧路面施工执行《水泥混凝土路面施工验收规范》（GBJ97-87）和《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000）进行，质量检查标准应符合《公路路面基层施工技术规范》(JTJ071-94)的规定。1）基层施工前准备和质量检查基层铺筑前，应对路基进行全面检查以满足设计的要求，主要进行以下项目检验：（1）碾压检验：用12～15吨三轮压路机蹍压3～4遍，不得有翻浆弹簧等现象，检验频度要求全面、随机。（2）路基强度检验：当取用承载板检验时，每100～200米至少布置一个测点，每个测点在上、下行车道中至少有三个数据；当采用弯沉检查时，每20米至少8个数据，每一评定长度为200～500米。（3）平整度检验：应每50米一处以上，质量标准应在2cm以内。2）二灰土底基层施工工艺61 安徽理工大学毕业设计二灰土底基层全层厚20cm，一般单层压实，二灰土按配合比进行厂拌，碾压时严格按《路面基层施工规范》规定的碾压次序进行。二灰土7天抗压强度应大于0.5Mpa，二灰土铺筑完成后，必须进行养生和交通管理。洒水养生时必须注意控制洒水量，特别是不能泡水。3）二灰碎石基层施工工艺对于二灰碎石基层，采用集中拌和分两层采用摊铺机摊铺蹍压的施工方法进行施工，蹍压时按路面基层施工技术规范规定蹍压方法进行蹍压，二灰碎石7天抗压强度应大于等于0.8Mpa。二灰碎石铺筑完成后，必须进行养生和交通管理，施工中注意上、下二层之间应连续施工。基层养生完毕后即浇洒透层油，并及时铺沥青封层。透层油应采用煤沥青，用量宜为1.0~1.2kg/m2。在中央分隔带处，透层油应达到二灰碎石边角处。另外还须注意以下三点：（1）二灰碎石摊铺时应控制松铺厚度，松铺系数由现场试铺确定，一般为1.2~1.4。摊铺时用平地机辅以人工整平。忌薄层加铺，以免产生脱壳。（2）应减少纵、横向接缝。分层施工时，纵横接缝均应错开，横向错距≥1米，纵向≥0.3米。（3）二灰碎石养生：施工后2周内，表面需保持湿润，不得以水注直接冲表。干热季节需每天洒水；冷季如表面未干燥泛白，可不洒水。4）沥青封层及面层施工工艺（1）沥青封层：基层养生完毕后即浇洒透层油，并及时铺沥青封层。透层油应采用煤沥青，用量宜为1.0～1.2kg/m2。在中央分隔带处，透层油应达到二灰碎石边角处。沥青用量1.25kg/m2，矿料用料7～9m3/1000m2，粒径3～5mm。施工时严格按《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032-94)关于下封层德安规定执行。（2）沥青面层分三层进行施工，在铺筑下面层的粗粒式沥青混凝土以前应清洁沥青封层表面，浇洒粘层沥青再施工。对于沥青面层各层如果施工时间间隔较长，下层受到污染，摊铺上一层前应清洁表面后浇洒粘层沥青后再铺筑。对于桥梁及搭板上的水泥混凝土应凿毛井、清洁、浇洒粘层沥青后，再铺筑沥青混凝土桥面铺装层。5）中央分隔带及土路肩加固施工中央分隔带的施工与交通工程设施的施工相互影响较大，因此二者施工应相互协调，以期保证中央分隔带施工能满足设计要求，在施工前应进行有效的施工组织设计。土路肩的加固施工应在路面施工和路基边坡防护施工完成后填铺碎石砂砾透水层，安装路肩缘石，最后现浇沥青混凝土封层，但在路肩边坡防护施工应预先埋设φ5cm(外经)塑料排水管，排水管按设计定位。由于土路肩加固与路侧防撞护栏施工有交叉，因此建议先打入防撞护栏立柱再浇筑水泥混凝土，否则应在立柱位置预留立柱的打入面，最后补浇水泥混凝土，完成土路肩加固。61 安徽理工大学毕业设计整个施工顺序如下：（1）路基施工；（2）挖中央分隔带盲沟，抹砂浆，涂沥青，铺防渗土工布，填碎石，铺透水土工布等，完成中央分隔带碎石盲沟的施工和横向塑料排水管的预埋施工；（3）二灰土施工；（4）二灰碎石施工；（5）沥青路面施工；（6）中央分隔带防撞护栏的打入；（7）抹砂浆涂沥青整理中央分隔带碎石盲沟；（8）放置通訊管，安装路缘石，回填土；（9）植草植树。6）土工合成材料施工要求及注意事项（1）土工布铺设土工布铺设时，两端要拉紧，不应有皱褶。铺设完毕后，应及时施工垫层，以防土工布长时间暴露，纵横向搭接宽度大于20cm。防渗土工布铺设时应在中央分隔带通讯管道下设置纵向搭接或者分两幅铺设。在施工通讯管道时，掀起土工布，以利中央分隔带内下渗水的排除。（2）土工格栅铺设土工格栅铺设时，采用垂直路线方向铺设，土工格栅长度方向搭接宽度不小于20cm，土工格栅横向搭接宽度不小于20cm，横向搭接采用Φ0.9mm扎丝绑扎连接固定，固定间距不大于30cm。土工格栅铺筑后，施工机械行走时不应将土工格栅拉起或产生褶皱。（3）土工合成材料施工除应做到上述要求外，还应按《公路土工合成材料应用技术规范》（JTJ019—98）要求执行。底基层施工基层施工沥青下封层下面层施工中面层施工上面层施工7）总述（1）基层、底基层均采用厂拌法施工，以提高效率。拌和时应符合下列要求：①土块最大尺寸不应大于15mm；粉煤灰应不大于12mm，且9.5mm和2.36mm筛孔的通过量应分别大于95%和97%。②不同粒径的砾石和碎石及细集料应分开堆放。③石灰、粉煤灰和细集料均应覆盖，防止雨淋过湿。④混合料的含水量应略大于最佳含水量，使其运到现场摊铺后碾压时的含水量能接近最佳值。61 安徽理工大学毕业设计（2）施工工艺①摊铺机选用沥青或稳定土摊铺机。若下承层是稳定细粒土，应先将其顶面拉毛再摊铺。②摊铺过程中不宜中断，如因故中断时间超过2小时，应设横向接缝。③应避免纵向接缝。基层、底基层采用2台摊铺机前后相隔5-10米同步摊铺，并同时碾压。④拌成混合料的堆放时间不宜超过24h，宜将当天拌成的混合料全部送到铺筑现场。⑤沥青混凝土铺筑时的气温应≥10oC，雨天不得铺筑。摊铺是混合料温度应在120oC以上，开始碾压时应在100oC以上，终了时应保证温度不小于70oC。61 安徽理工大学毕业设计6道路排水设计6.1排水的目的与要求在高速公路设计过程中，排水设计是非常重要的一个环节，降水以及可能侵入道路的地表水将会给公路带来影响，这些水一旦侵入路基，公路将很容易损坏，此段高速公路地处徐州地段，该地区雨量充沛，年内夏秋雨季降水相对集中，易出现暴雨造成涝害，气候区年内的平均降水量884.0mm，历年的最大年降水量1358.0mm，7—10月份降水相对集中。路基路面的强度与稳定性同水的关系十分密切。路基路面的病害有多种，形成病害的因素亦很多，但水作用是主要因素之一，因此路基路面设计、施工和养护须十分重视路基路面的排水工程。路基路面排水工程分为地面排水和地下排水。路基排水的任务就是将路基范围内土基湿度降低到一定的限度以内，保持路基常年处于干燥状态，确保路基路面具有足够的强度和稳定性。路基设计时必须考虑将影响路基稳定性的地面水排除和拦截于路基用地圈以外并防止地面水漫流、滞积或下渗。对于影响路基稳定性的地下水则应予以隔断、疏干和降低，并引导至路基范围以外的适当的地方。路界排水的目的是把降落在路界范围内的表面水有效的汇集，快速排除出路界，同时把路界外可能流入的地表水拦截在路界范围外，减少地表水对路基和路面的危害以及对行车安全的不利影响。通常地表排水划分为路面表面排水、中央分隔带排水和坡面排水三部分。6.2道路排水设计原则（1）排水设施应因地制宜，全面规划，合理布局，少占农田，并与当地排灌系统协调，防止冲毁农田极其水利设施；重视环境保护，防止水土流失和水源污染。（2）根据公路等级，沿线地形、地质、水文、气象等条件以及桥涵设置等情况进行综合考虑，注意各种排水设施、排水构造物之间的联系，使全线形成完善的排水系统。（3）公路修筑后，应尽量做到不干扰、不改变农田原有的排灌系统，以确保农业和养殖业的正常生产。（4）考虑施工现场的临时性排水设施，并尽可能使之与永久性排水设施结合起来。各项排水设施和构造物的设计，均应考虑便于施工、检查和养护维修。（5）各种排水沟渠的设置应注意与农田水利相配合，必要时可适当增设涵管或加大涵管孔径，以防农业用水影响路基稳定。61 安徽理工大学毕业设计（6）在排水沟外侧设置挡水堰，使路基排水自成体系，防止农田水进入路基排水沟。`（7）路面排水按重现期5年、路基排水按1/15洪水频率进行设计。（8）排水沟渠的出入口应尽可能引到天然（原有）边沟，以减少桥涵工程，不应使路面污水直接流入农田，损害农业生产。一．路基排水路基排水与当地农田水利建设相配合，公路修建后，尽量做到不干扰、不改变农田原有排灌系统，重视环境保护。原则上排水沟沟底标高不低于原地表，必要时在排水沟外侧设置挡水土埂。排水沟尽量根据地形起伏和路线的弯曲来布置，并使路基排水系统自成体系，以防止农田水进入路基排水沟。排水沟设在填方路基护坡道外侧，梯形断面，底宽0.6m、深0.6m，两侧坡比1:1，采用M7.5浆砌片石加固。路基路面水通过排水沟排入天然溪沟或河流。挖方路基边沟采用矩形断面，底宽0.6m、深0.8m，采用M7.5浆砌片石加固，设盖板，以汇集和排泄降落在坡面和路面上的表面水。当路堑或路堤边坡上方流入路界的地表径流量大时，在坡顶外大于等于5m处设置拦截地表径流的截水沟。截水沟采用矩形断面，底宽0.5m、深0.6m，采用M7.5浆砌片石加固。填方边坡，衬砌拱内设流水槽，以汇集坡面积水，减轻水流对坡面的冲刷，并漫流至坡脚外排水沟内或沿边坡自然排除。挖方边坡，每级坡面间设置宽2m的平台，并设平台设截水沟分级拦截上方坡面积水，由急流槽、将水流引离路基。为拦截含水层的地下水或降低地下水位，在有地下水出露的地段设置盲沟或排水平孔导管，将水引出路基。二．路面排水路面排水是由路面表面、路面结构层排水、中央分隔带排水、路肩边缘排水及超高路段排水组成，并与路基排水构成完整体系。路面排水，一般路段通过双向路拱将雨水排入边沟、排水沟；超高路段在超高侧左侧路缘带设置纵向水沟，将路面汇水通过集水井、横向排水管、急流槽连接至排水沟排出；中央分隔带及土路肩下部设置的纵向盲沟积水，通过路面级配碎石底基层排出。6.3径流量计算一．设计重现期按公路主要程度，查表，取设计重现期为5年。61 安徽理工大学毕业设计二．汇水面积和径流系数设出口间距为L，两出口汇水面积F=L×12.5×10-6km2由径流系数表，查得径流系数，=0.95三．径流历时查得地表粗糙系数m1=0.013；路面横坡=0.02；坡面流水长度Ls=12.25m，可计算坡面汇水历时。由克毕公式可得：按式式中：—沟管内汇流历时（min）；n,i—分段数和分段序号；—第i段的长度（m）；—第i段的平均流速（m/s）。计算沟内汇流历时。估算平均流速式中：—该段排水沟管的平均坡度。设出口间距为50米，则沟内汇流历时t2=50/(60×1.26)=0.66min由此可得汇流历时t=t1+t2=1.55+0.66=2.21min四．降雨强度按公路所在地区，由中国5年一遇10min（）降雨强度等值线示意图（mm/min）查的5年重现期10min降雨历时的降雨强度为=2.2mm/min。由重现期转换系数表6-3-1查的Cp=1.0。由中国60min降雨强度（C60）等值示意线图（mm/min）查的该地区的60min降雨强度转换系数C60=0.4,再由表6-3-2查的5min降雨历时转换系数为C5=1.25于是，按式q=CpCt；式中：—5年重现期和10min降雨历时的标准降雨强度；Ct—降雨历时转换系数；Cp—重现期转换系数。可计算得到降雨强度为q=3.00mm/min表6-3-1重现期转换系数表（Cp）地区重现期p（年）351015海南，广东，广西，云南，贵州，四川，山东，湖南，湖北，福建，江西，安徽，江苏，浙江，上海，台湾0.861.01.171.270.831.01.221.3661 安徽理工大学毕业设计黑龙江，吉林，辽宁，北京，天津，河北，山西，河南，山东，四川，西藏内蒙古，陕西，甘肃，宁夏，新疆（非干旱区）0.761.01.341.54内蒙古，陕西，甘肃，宁夏，新疆（干旱区）0.711.01.441.72表6-3-2降雨历时转换系数表（Ct）C60降雨历时系数t(min)35100.301.401.251.000.351.401.251.000.401.401.251.000.451.401.251.000.501.401.251.00五．设计流量由此，按Q=16.67××q×F公式，设计流量Q=16.67×0.95×3.00×12.25×L×10-6=5.94×10-4×Lm3/s取出水口间距L=50m，则设计径流量为Q=5.94×10-4×50=0.0297m3/s可以看出，设计径流量很小。泻水口如下图所示：图6-3泄水口图6.4拦水带设计拦水带可由沥青混凝上现场浇筑，或者水泥混凝土预制块铺砌而成，拦水带的顶应略高于过水断面的设计水面高。拦水带细部尺寸图：见下页61 安徽理工大学毕业设计图6-4拦水带尺寸图在硬路肩边缘设置拦水带。单侧路面和路肩横向排水宽度为12.25m，坡度2％，纵坡为1％，拟在硬路肩外边缘设置拦水带，采用上图所示水泥混凝土拦水带。6.5边沟设计边沟设置在挖方路基的路肩外侧或低路堤的坡脚外侧，多与路中线平行，用以汇集和排除路基范围内河流向路基的少量地面水。边沟的排水量不大，一般不需要进行水文和水力计算，一举沿线具体条件，选用标准横断面形式。边沟紧靠路基，通常不允许其它排水沟渠的水流引入，也不能与其它人工沟渠合并适用。边沟常见样式如下图：图6-5边沟型式图石方路段的边沟宜采用矩形横断面，其内侧边坡直立，坡面采用浆砌碎石片防护，外侧边坡坡度与挖方边坡坡度相同。61 安徽理工大学毕业设计边沟可采用浆砌片石，栽砌卵石和水泥混凝土预制块防护。砌筑用的砂浆强度，对于高速公路、一级公路采用M7.5和其它等级公路采用M5。边沟出水口附近，水流冲刷严重，必须慎重布置和采取相应措施。因设计径流量很小，且纵坡度满足要求，故不需对边沟做特别设计。6.6截水沟设计为拦截并排除流向路基的地面水流，以避免对路堤边坡冲刷等而设置的排水沟称截水沟。通常截水沟采用梯形断面，其底宽不小于0.5m，深度视所需截流的水量而定，边坡与控方路基相同，沟底纵坡视情况而定．亦应注意防淤积和防冲刷等。6.7中央分隔带排水设计由纵向排水沟(明沟、暗沟)、渗沟、雨水井、集水井、横向排水管等组成。查阅有关资料后，决定如下设计：中央分隔带表面铺面且采用表面排水措施。设置纵向排水渗沟将降落在分隔带表面的水分排出。每隔50m～100m设横向排水管将渗沟内的水排出路界。渗沟周围用反滤织物土工布包裹，以免渗水携带的细颗粒堵塞渗沟。渗沟上的回填料与路面交界处铺设涂双层沥青的土工布隔渗层。61 安徽理工大学毕业设计7隧道设计本路段有两段隧道，分别是K9—K9+700，K12—K13，为方便设计，又两段地形相似，故采用同样的的我设计方案。平均相对高差为60多米，围岩类别为Ⅲ类围岩，隧道轴线与山脊走向基本垂直。设计依据：（1）《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）；（2）《公路隧道施工技术规范》（JTJ042-94）；（3）《隧道工程》王毅才主编人民交通出版社；（4）《地下结构静力计算》天津大学建筑工程系地下建筑工程教研室编中国建筑工业出版社。7.1隧道断面布置本公路设计等级为高速公路双向四车道，由《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）4.3.2有：高速公路、一级公路的隧道应设计为上、下行分离的独立双洞。对于Ⅲ类围岩，分离式独立双洞间的最小净距为2.0B，B为隧道开挖断面的宽度。因围岩条件较好，选隧道断面形式为直墙式。公路隧道建筑界限：由设计资料，取其为5m，检修道J的宽度取设检修道时，不设余宽，即取C=0。取行车道宽度W=3.75m×2＝7.5m，侧向宽度为：，建筑限界顶角宽度为：，隧道纵坡不应小于0.3％，不应大于3％，本处取2％。具体建筑限界见图7-1-1所示。61 安徽理工大学毕业设计图7-1-1公路隧道建筑界限（单位：mm）由《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）4.4.6有：上、下行分离式独立双洞的公路隧道之间应设置横向通道。人行横通道的断面建筑界限图7-1-2所示。图7-1-2人行横通道的断面建筑界限（单位：mm）故界限隧道净宽为11.5m；其中：行车道宽度：W=3.75m×2＝7.5m；侧向宽度为：；检修道宽度：；隧道限界净高：5m；内轮廓形式：单心圆R=6.8m；净高：7m；净宽：11.7m；向外取衬砌厚度0.4m，则：隧道开挖宽度；隧道开挖高度：；取两分离式洞口之间左右间距为40m；该段隧道的埋深大约H＝60m。7.2围岩压力计算隧道支护结构的垂直均布压力：其中：s=3，为安全起见，取，B>5m,取i＝0.1，，，61 安徽理工大学毕业设计荷载等效高度：；深、浅埋隧道分界深度：，故为深埋隧道。水平均布围岩压力：，取7.3隧道初支查看《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004），则：由8.1.1有：公路隧道应作衬砌，根据隧道围岩地质条件、施工条件和使用要求可分别采用喷锚衬砌、整体式衬砌、复合式衬砌。高速公路应采用复合式衬砌。8.4.1有：复合式衬砌是由初期支护和二次衬砌及中间夹放水层组合而成的衬砌形式。复合式衬砌设计应复合下列规定：1、初期支护宜采用锚喷支护，即由喷射混凝土、锚杆、钢筋网和钢架等支护形式单独或组合使用，锚杆支护宜采用全长粘结锚杆。2、二次衬砌宜采用模筑混凝土或模筑钢筋混凝土结构，衬砌截面宜采用连接圆顺的等厚衬砌断面，仰拱厚度宜与拱墙厚度相同。由8.4.2有：复合式衬砌可采用工程类比法进行设计，并通过理论分析进行验算。初期支护及二次衬砌的支护参数可参照表8.4.2-1选用。由表8.4.2-1，对于Ⅲ级围岩，有：初期支护：拱部、边墙的喷射混凝土厚度为8～12cm，拱、墙锚杆长度为2.0～3.0m，间距1.0～1.5m；钢筋网：局部@25×25；二次衬砌厚度：拱、墙混凝土厚度为35cm。本隧道大部分地段为深埋隧道。深埋隧道外层支护，根据《规范》规定，采用锚喷支护，锚杆采用水泥砂浆全长粘结锚杆，规格22×2500mm，间距1.0～1.5m，锚喷混凝土厚度120mm；钢筋网：局部@25×25。7.4隧道初砌设计与计算因围岩稳定性较好，二衬作为安全储备，按构造要求设计，采用直墙式衬砌，拱顶采用单心圆。取衬砌中线为计算线，则：隧道计算宽度为12.3m，计算高度为7.2m。7.4.1已知资料：顶拱和边墙的厚度均为0.4m，宽度为1.0m，跨度l＝12.3m，拱的矢高f＝3.7m，垂直均布压力，侧向均布压力61 安徽理工大学毕业设计，衬砌选用C30混凝土，其弹性模量E=31GPa，围岩弹性抗力系数。图7-3隧道衬砌计算模型（单位：m）7.4.2拱顶的计算（1）几何尺寸R=6.8m，，sin＝0.8902，cos＝0.4556，，边墙的弹性标值：（边墙属于长梁）。（2）计算各项特征数值（计算过程参考《地下结构静力计算》一书）（a）拱的单位变位由式（3-18）与附表53，得：，，61 安徽理工大学毕业设计；（b）拱的载变位由式（3-19）与附表54，得：，；（c）拱的弹性抗力变位由式（4-8）与附表57，得：，；（d）墙顶（拱脚）的单位变位边墙属于长梁，按式（4-15）计算墙顶的单位变位。，，；因为边墙属于长梁，且不承受水平荷载，故：。（e）左半拱上的荷载引起墙顶处的竖向力、水平力和力矩由于竖向均布荷载：，由于弹性抗力：按式（4-7a）与附表57，得：，61 安徽理工大学毕业设计，；将以上算出的各项数值代入式（4-4）中，则得：，，（3）求解多余力将以上算出得各A值代入式（4-3），得：，，解出：，；下面求弹性抗力。由式（4-2）的第二式求出墙顶（拱脚）的水平位移为代入式（4-6）：解得：61 安徽理工大学毕业设计因此，得多余力和如下：，；（4）求拱顶的内力由于对称关系，将左半拱分为四等段，计算0～4各截面的弯矩M和轴力N，见图4-10（a），按下式计算：；式中按式（4-7）与附表57计算，结果见表7-4-1所示。表7-4-1数值表截面093.120027.2742108.4028142.207024.995838.315328.771720.44607.502530.194719.69060.1877410.158130.441913.2841坐标尺寸的计算见表7-4-2，弯矩的计算见表7-4-3，轴力的计算见表7-4-4。表7-4-2拱轴线的坐标截面00.00001.00000.00000.000010.27100.96261.84280.254320.52160.85323.54690.998230.73330.67994.98642.176740.89010.45586.05273.7006表7-4-3拱的弯矩61 安徽理工大学毕业设计截面04.821900.00000.0000108.40284.821914.82190.254310.388013.371438.3153-497.118924.82190.998240.775749.53577.5025-326.044334.82192.176788.916597.90270.187775.363844.82193.7006151.1665144.251013.2841-1760.2633截面093.120027.27420.000027.27420.000040.849213.5750142.207024.995811.438124.06093.932839.321430.631328.771720.44604.575317.444614.569234.852536.552530.194719.69060.142813.387728.795227.773443.3236410.158130.44199.041713.875442.426618.619156.2120表7-4-4拱的轴力7.4.3边墙的计算边墙属于长梁，按式（4-14）进行计算。由于对称，仅取左边墙。边墙的弹性标值。墙顶的力矩及水平力按式（4-10）计算，得：墙顶的竖向力为：将坐标原点取在墙顶，分边墙为四等段，求4～8各截面的弯矩、轴力和弹性抗力。由式（4-14）：每等段的边墙自重为：61 安徽理工大学毕业设计故4-8各截面的轴力为：函数可从附表3查出，计算结果见表7-4-5。表7-4-5边墙的截面4001.00001.00001.00001.000019.0697202.514066.349950.8751.2-0.17160.10920.38990.28075.1713203.31908.870661.7502.3-0.1416-0.06680.00800.07481.5375204.1240-3.999272.6253.5-0.0177-0.0283-0.0389-0.0106-0.1551204.9290-1.939183.5004.60.0089-0.0011-0.0111-0.0100-0.1889205.7340-0.1309以上的计算结果表明：再墙的6、7各截面处其弹性抗力为拉力（对围岩），这是不合理的但是由于数值较小故计算结果仍然可用。根据假定，墙下端不能产生水平位移，故该处的弹性抗力应等于零，而计算结果不为零，这是由于计算误差所致。7.4.4二次衬砌设计（1）因围岩稳定性较好，二衬作为安全储备，按构造要求设计；（2）衬砌结构防水：本隧道放水采取以下措施：1、复合式衬砌间采用防水夹层；2、混凝土满足抗渗要求，采用砼抗渗标号为S6；3、施工缝变型缝等处的放渗采取专门的防水措施。本隧道采用复合式衬砌，设计应用近似解析法结合工程类比法确定衬砌支护参数。但复合式衬砌设计和施工密切相关，应结合施工，通过测量监控取得数据不断修改和完善设计。7.4.5隧道内路面设计考虑到本区段采用沥青路面，其性能优良，路面反光好，抗滑好，所以，在隧道内也采用与外部相同的路面结构设计。61 安徽理工大学毕业设计8道路工程量计算8.1路基土石方量计算由于本设计路段有填有挖，即任意两相邻填方断面或挖方断面可以假定为一棱柱，即采用平均断面法进行计算，其体积的计算公式如下：V=(F1+F2)/(2L)(6-1)式中：V—土石方量，m3；F1,F2—相邻两断面面积，m2；L—相邻断面间距离，m。K9+000.00~K14+243.07段的路基土石方量的计算见打印表格。8.2路面工程量计算K9+000.00～K14+243.07段的路面工程量计算见下表：表8-2沥青路面结构工程量表序号名称厚度（cm）宽度（m）截面积（m2）长度（m）工程量（m3）1AK-13A4230.925243.074823.622AC-2OI6231.385243.077235.443AC-30Ⅱ6231.385243.077235.444二灰碎石3424．58.333483.0729013.975级配碎石2024．54.903483.0717067.04合计65375.5161 安徽理工大学毕业设计9结束语本设计是在凌云老师和林雨老师的悉心指导和严格要求下完成的。道路设计的每一个环节我们都存在问题，没有这两位老师以及其他代课老师的耐心教导，我们不可能顺利完成毕业设计的。这里我想说，乔成老师的和蔼可亲、胡水木老师的滑稽可爱让我印象最深，最难忘。他们让我感受到了毕业设计的乐趣，给予我莫大的学习和写作动力。这些老师们对于我的影响不仅仅是现在，以后也会一样，我相信如果以后我进入土木行业，我一定会很认真、很负责，而且一定会有所作为。在这里我向各位老师表示感谢和敬意。同时我还感谢陪伴我一起学习写作的同学们，是他们赶走了我将近4个月里的空虚和无聊，虽然生活有喜有悲，但很充实。这里我真诚的祝愿他们前程似锦，马到成功。天下没有不散的宴席，在这曲终人散之际，我希望各位老师和同学们之间能够多点交流，多点联系，以后相聚的机会可就渺茫了。我也祝愿大家能够天天开心，身体健康。61 安徽理工大学毕业设计10参考文献[1]JTGB01-2003，《公路工程技术标准》[S].北京：人民交通出版社，2003.[2]JTGD20-2006，《公路路线设计规范》[S].北京：人民交通出版社，2006.[3]JTGD30-2004，《公路路基设计规范》[S].北京：人民交通出版社，2004.[4]JTGD40-2002，《公路水泥混凝土路面设计规范》[S].北京：人民交通出版社，2002.[5]JTGD50-2006，《公路沥青路面设计规范》[S].北京：人民交通出版社，2006.[6]JTGF10-2006，《公路路基施工技术规范》[S].北京：人民交通出版社，2006.[7]JTJ018-97-2006，《公路排水设计规范》[S].北京：人民交通出版社，2006.[8]《路基设计手册》[M].北京：人民交通出版社，1996.[9]《路面设计手册》[M].北京：人民交通出版社，1998.[10]张金水主编，《道路勘测设计》[M]，北京：人民交通出版社,2007.[11]邓学钧主编，《路基路面工程》[M]，北京：人民交通出版社,2008.[12]JTGD70-2004,《公路隧道设计规范》[S].北京：人民交通出版社,2004.[13]JTJ042-94,《公路隧道施工技术规范》[S].北京：人民交通出版社,1994.[14]王毅才主编,《隧道工程》[M],北京：人民交通出版社；2007.[15]天津大学建筑工程系地下建筑工程教研室编，《地下结构静力计算》，中国建筑工业出版社。61'